TCVN – Nhà và Công trình – Nguyên tắc khảo sát sau cháy

Nhà và công trình – nguyên tắc khảo sát sau cháy

Buildings and structures. Rules of inspection after the fire

1  Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này áp dụng cho các tòa nhà và công trình bị hư hại do hỏa hoạn (đám cháy), cũng như đối với các công trình kỹ thuật kiểm tra các công trình xây dựng của các tòa nhà và công trình có mục đích sử dụng khác nhau sau hỏa hoạn.

Tiêu chuẩn này quy định trình tự và thành phần của các công việc kỹ thuật để kiểm tra các tòa nhà và công trình xây dựng sau hỏa hoạn, thiết lập các yêu cầu đối với: các phương pháp và giới hạn trong việc đánh giá tình trạng kỹ thuật, việc thực hiện các tính toán kiểm tra và lựa chọn các phương pháp gia cường các công trình xây dựng bị hư hại do hỏa hoạn. Đặc thù của tác động nhiệt độ cao trong thời gian ngắn của hỏa hoạn đối với vật liệu và kết cấu xây dựng đã được kể đến trong tiêu chuẩn này.

Tiêu chuẩn này không áp dụng cho các tác động nhiệt độ do công nghệ và vận hành.

2  Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau đây cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có).

TCVN 6739:2015 (ISO 817:2014), Môi chất lạnh – Ký hiệu và phân loại an toàn;

TCVN 13521:2022, Nhà ở và nhà công cộng – Các thông số chất lượng không khí trong nhà;

TCVN 13580:2023, Thông gió và điều hòa không khí – Yêu cầu chế tạo đường ống;

TCVN 13581:2023, Thông gió và điều hòa không khí – Yêu cầu lắp đặt đường ống và nghiệm thu hệ thống.

TCVN 197-1:2014, Vật liệu kim loại – Thử kéo – Phần 1: Phương pháp thử ở nhiệt độ phòng;

TCVN 1651-1, Thép cốt cho bê tông – Phần 1: Thép thanh tròn trơn;

TCVN 1651-2, Thép cốt cho bê tông – Phần 2: Thép thanh vằn;

TCVN 5573:2011, Kết cấu gạch đá và gạch đá cốt thép – tiêu chuẩn thiết kế;

TCVN 5574:2018, Thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép;

TCVN 5575:2024, Thiết kế kết cấu thép;

TCVN 9335:2012, Bê tông nặng – Phương pháp thử không phá hủy – Xác định cường độ nén sử dụng kết hợp máy đo siêu âm và súng bật nẩy;

TCVN 9346, Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Yêu cầu bảo vệ chống ăn mòn trong môi trường biển;

TCVN 12251, Bảo vệ chống ăn mòn cho kết cấu xây dựng;

TCVN 363:1970, Gỗ – Phương pháp xác định giới hạn bền khi nén;

TCVN 8044:2014, Gỗ – Phương pháp lấy mẫu và yêu cầu chung đối với thử nghiệm cơ lý của mẫu nhỏ từ gỗ tự nhiên;

TCVN 8164:2015, Kết cấu gỗ – Gỗ phân hạng theo độ bền – Phương pháp thử các tính chất kết cấu;

TCVN 11683:2016, Kết cấu gỗ-Gỗ nhiều lớp (LVL)-Tính chất kết cấu;

TCVN 13707-3:2023, Tính chất vật lý và cơ học của gỗ – Phương pháp thử dành cho mẫu nhỏ không khuyết tật từ gỗ tự nhiên – Phần 3: Xác định độ bền uốn tĩnh;

3  Thuật ngữ và định nghĩa. Các ký hiệu cơ bản

3.1  Thuật ngữ và định nghĩa

Tiêu chuẩn này sử dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau:

3.1.1

Tai nạn

Sự cố công nghệ nguy hiểm tạo ra mối đe dọa đến tính mạng và sức khỏe của con người tại một hạng mục, một khu đất hoặc vùng nước và dẫn đến phá hủy hoặc hư hại các tòa nhà, công trình, thiết bị và phương tiện giao thông, làm gián đoạn quá trình sản xuất hoặc giao thông, gây thiệt hại cho môi trường.

3.1.2

Tác động nhiệt độ cao của hỏa hoạn

Tác động của nhiệt độ trên 200 °C lên các kết cấu xây dựng khi hỏa hoạn, trong đó phát sinh ứng suất nhiệt, có thể làm thay đổi các tính chất vật lý – cơ học và đàn hồi – dẻo của vật liệu kết cấu và làm giảm tiết diện làm việc của cấu kiện.

3.1.3

Chất và vật liệu dễ cháy

Chất và vật liệu có khả năng tự bốc cháy, cũng như bốc cháy dưới tác động của nguồn gây cháy và tự cháy sau khi nguồn gây cháy đó bị loại bỏ.

3.1.4

Lớp bê tông bị phá hủy

Lớp bê tông bị hư hại do hỏa hoạn, bị yếu đi, dễ dàng loại bỏ khi gõ bề mặt các kết cấu bê tông cốt thép bằng búa (bằng tay, không sử dụng thiết bị điện).

3.1.5

Độ ổn định của hỗn hợp bê tông

Thời gian sau khi trộn hỗn hợp bê tông, trong thời gian đó các tính chất công nghệ đã đặt được duy trì trong phạm vi dung sai.

Lưu ý: Khi kiểm tra trực quan các lõi được lấy ra từ các kết cấu bị hư hại do hỏa hoạn, người ta phát hiện thấy những thay đổi trong cấu trúc của loại bê tông này.

3.1.6

Vùng cháy

Một phần không gian tiếp giáp với vùng cháy, chứa đầy khói và các sản phẩm phân hủy nhiệt.

3.1.7

Vùng hỏa hoạn

Khu vực lãnh thổ có nguy cơ gây hại đến tính mạng và sức khỏe của công dân, tài sản của cá nhân và pháp nhân do tác động của các yếu tố nguy hiểm của hỏa hoạn và (hoặc) các hành động dập tắt hỏa hoạn và tiến hành công tác cứu hộ khẩn cấp liên quan đến việc dập tắt hỏa hoạn.

3.1.8

Vùng chịu tác động nhiệt

Một phần không gian xung quanh vùng cháy.

Lưu ý: Tác động nhiệt làm thay đổi trạng thái của các chất và vật liệu, chuẩn bị cho chúng để cháy.

3.1.9

Nguồn gây cháy

Phương tiện tác động năng lượng, khởi phát quá trình cháy.

3.1.10

Hỏa hoạn tại chỗ

Hỏa hoạn trong một phòng, phát triển trên diện tích nhỏ hơn nhiều so với diện tích của toàn bộ phòng; đặc điểm của hỏa hoạn này là có vùng phân chia giữa các khí nóng gồm các sản phẩm cháy và không khí lạnh của môi trường xung quanh (có sự chênh lệch đáng kể về các giá trị nhiệt vật lý của các khí cháy).

3.1.11

Hỏa hoạn toàn bộ

Hỏa hoạn trong một phòng, phát triển trên hầu hết toàn bộ diện tích của phòng; đặc điểm của hỏa hoạn này là không có sự khác biệt đáng kể giữa các giá trị nhiệt vật lý cục bộ và giá trị nhiệt vật lý trung bình của các khí nóng gồm các sản phẩm cháy.

3.1.12

Lớp vảy sắt (gỉ sắt)

Oxit nhiệt độ cao, hình thành trên thép thường (trong thời gian gia nhiệt đặc trưng cho hỏa hoạn trung bình) ở nhiệt độ từ 700 °C trở lên.

Lưu ý: Độ dày của lớp vảy sắt tăng theo quy luật parabol: nhiệt độ và thời gian gia nhiệt càng lớn thì lớp vảy càng dày.

3.1.13

Chất oxy hóa

Chất và vật liệu có khả năng phản ứng với các chất dễ cháy, khiến chúng cháy, cũng như làm tăng cường độ cháy.

3.1.14

Nguồn gốc hỏa hoạn

Nơi đầu tiên phát hỏa.

3.1.15

Sự nung thép

Xuất hiện lớp màng cứng và giòn màu xanh xám hoặc đen trên bề mặt các kết cấu thép, các khu vực có cấu trúc xốp sau khi thép chịu tác động dài hạn bởi nhiệt độ khoảng 1400 °C.

3.1.16

Diện tích hỏa hoạn

Diện tích hình chiếu của vùng cháy trên mặt phẳng nằm ngang hoặc thẳng đứng.

3.1.17

Hỏa hoạn

Sự cháy không kiểm soát được, gây thiệt hại về vật chất, nguy hại đến tính mạng và sức khỏe của công dân, lợi ích của xã hội và nhà nước.

3.1.18

Tải trọng hỏa hoạn

Lượng nhiệt có thể giải phóng trong phòng khi có hỏa hoạn.

3.1.19

Thời gian cháy

Thời gian từ khi phát hỏa đến khi cháy hoàn toàn.

3.1.20

Chế độ nhiệt độ tiêu chuẩn

Chế độ thay đổi nhiệt độ theo thời gian khi thử nghiệm khả năng chịu lửa của các kết cấu, được thiết lập theo mối quan hệ tiêu chuẩn giữa nhiệt độ T và thời gian kéo dài hỏa hoạn t: T = 345 lg(8t +1) + T₀ , trong đó T0 là nhiệt độ của môi trường xung quanh trước khi xảy ra hỏa hoạn.

3.1.21

Hỏa hoạn hydrocarbon

Sự cháy không kiểm soát được, đặc trưng bởi nhiệt độ tăng mạnh và tốc độ lan truyền nhanh, phát triển theo thời gian và không gian, gây thiệt hại về vật chất, nguy hại đến tính mạng và sức khỏe của công dân, lợi ích của xã hội và nhà nước.

4. Hoàn thiện khái niệm và Trình tự khảo sát thực tế sau hỏa hoạn

Lưu ý: Tác động nhiệt làm thay đổi màu sắc, cấu trúc vi mô, biến dạng nhiệt và làm suy giảm đáng kể cường độ chịu lực còn lại của vật liệu. Hiểu rõ bản chất vật lý này là nền tảng cốt lõi để TCVN – Nhà và Công trình – Nguyên tắc khảo sát sau cháy đưa ra các hướng dẫn kỹ thuật. Từ những nguyên tắc nền tảng đó, dựa trên kinh nghiệm thực chiến hàng ngàn công trình, chúng tôi xin chia sẻ chi tiết quy trình và các lưu ý chuyên sâu khi tiến hành kiểm định công trình bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ cao.

4.1. Bước 1: Đảm bảo an toàn và ổn định kết cấu trước khi khảo sát

Trước khi bất kỳ kỹ sư nào đặt chân vào vùng hỏa hoạn, công tác chống đỡ khẩn cấp (shoring) phải được thực hiện. Nhiệt độ cực cao làm mất liên kết giữa bê tông và cốt thép, gây ra hiện tượng bóc tách (spalling) và biến dạng dẻo. Việc chống đỡ bằng giáo thép hoặc cột chống tổ hợp giúp ngăn ngừa sập đổ thứ cấp trong quá trình lấy mẫu và đi lại. Kỹ sư bắt buộc phải trang bị đầy đủ bảo hộ cá nhân (PPE) chuyên dụng, bao gồm mặt nạ phòng độc, giày đế thép và mũ bảo hộ có kính che.

4.2. Bước 2: Khoanh vùng và lập bản đồ nhiệt hiện trường

Chúng tôi tiến hành phân chia công trình thành các vùng dựa trên mức độ hư hại trực quan: Vùng cháy trực tiếp (nhiệt độ > 800°C), vùng chịu tác động nhiệt mạnh (400°C – 800°C) và vùng ít bị ảnh hưởng (< 400°C). Việc lập bản đồ màu sắc bề mặt bê tông và mức độ biến dạng của kết cấu thép giúp định hướng vị trí lấy mẫu thí nghiệm chính xác, tránh lãng phí thời gian và chi phí.

4.3. Bước 3: Thu thập dữ liệu, lấy mẫu và thí nghiệm

Quá trình này kết hợp giữa phương pháp không phá hủy (NDT) và phá hủy (DT). Các mẫu bê tông lõi (core), mẫu thép bị nung nóng và mẫu gỗ cháy sẽ được bảo quản đúng quy cách và chuyển về phòng thí nghiệm LAS để phân tích cơ lý tính. Việc xác định chính xác cường độ nén còn lại của bê tông hay giới hạn chảy của thép sau khi nung là dữ liệu đầu vào bắt buộc cho bước tính toán kiểm tra.

4.4. Bước 4: Tính toán kiểm tra và đánh giá mức độ an toàn

Sử dụng các phần mềm mô phỏng kết cấu chuyên dụng, kỹ sư sẽ nhập lại tải trọng thực tế và so sánh với khả năng chịu lực còn lại (residual capacity) của cấu kiện đã bị suy giảm do nhiệt. Bước đánh giá an toàn công trình này sẽ kết luận công trình có thể tiếp tục sử dụng, cần gia cường cục bộ, hay bắt buộc phải tháo dỡ.

5. Phân tích chuyên sâu: Mức độ suy giảm cơ lý tính của từng loại kết cấu

Mỗi loại vật liệu có một “ngưỡng chịu nhiệt” khác nhau. Việc nắm vững các ngưỡng này giúp kỹ sư đánh giá nhanh hiện trường trước khi có kết quả thí nghiệm.

5.1. Đối với kết cấu bê tông cốt thép

Bê tông là vật liệu dẫn nhiệt kém, nhưng khi chịu nhiệt độ cao, nước tự do và nước liên kết trong hồ xi măng bốc hơi gây ra ứng suất nội tại. Theo nguyên tắc thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép (TCVN 5574:2018), chúng tôi quan sát các dấu hiệu sau:

• Nhiệt độ 200°C – 300°C: Bê tông chuyển sang màu hồng nhạt. Cường độ nén suy giảm không đáng kể (khoảng 10-15%).
• Nhiệt độ 300°C – 600°C: Bê tông chuyển sang màu đỏ sẫm đến xám tro. Xuất hiện vết nứt chân chim, lớp bê tông bảo vệ bắt đầu bong tróc. Cường độ suy giảm 30-50%.
• Nhiệt độ > 600°C: Bê tông chuyển sang màu trắng xám hoặc vàng nhạt. Đá vôi trong cốt liệu bị phân hủy (CaCO3 -> CaO + CO2). Kết cấu mất khả năng chịu lực hoàn toàn.

5.2. Đối với kết cấu thép

Thép không cháy nhưng dẫn nhiệt cực nhanh và mất cường độ ở nhiệt độ cao. Theo tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép (TCVN 5575:2024), thép kết cấu bắt đầu mất khả năng chịu lực đáng kể từ 400°C. Ở 600°C, thép chỉ còn giữ lại khoảng 40-50% giới hạn chảy ban đầu. Hiện tượng chảy xệ, võng cục bộ hoặc mất ổn định tổng thể (buckling) là dấu hiệu rõ rệt nhất. Việc thử kéo mẫu thép lấy từ vùng cháy (theo TCVN 197-1:2014) là bắt buộc để xác định chính xác giới hạn đàn hồi còn lại.

5.3. Đối với kết cấu gạch đá và gỗ

Với kết cấu gạch đá (TCVN 5573:2011), vữa xi măng là thành phần yếu nhất. Khi cháy, vữa bị nung đến mức mất liên kết, biến thành dạng bột, làm giảm nghiêm trọng khả năng chịu cắt và nén của tường. Đối với kết cấu gỗ, chúng tôi tính toán tiết diện còn lại bằng cách trừ đi lớp gỗ bị than hóa (charring rate) ở bề mặt. Lớp than hóa này thực chất lại đóng vai trò như một lớp cách nhiệt bảo vệ phần lõi gỗ bên trong chưa bị cháy.

6. Kinh nghiệm thực tế và những lưu ý “vàng” khi kiểm định sau cháy

Từ thực tế xử lý hàng loạt sự cố, chúng tôi rút ra những lưu ý đặc biệt quan trọng mà chủ đầu tư và đơn vị tư vấn cần khắc cốt ghi tâm:

• Cảnh giác với “Sốc nhiệt” do nước chữa cháy: Nhiều người lầm tưởng lửa là tác nhân duy nhất. Thực tế, lượng nước khổng lồ từ vòi rồng cứu hỏa xịt vào kết cấu đang nóng đỏ gây ra hiện tượng “sốc nhiệt” (thermal shock). Điều này làm bê tông nứt vỡ sâu hơn và cốt thép bị tôi nguội, trở nên giòn, mất hoàn toàn tính dẻo.
• Kiểm tra kỹ các nút liên kết và mối nối: Hư hại thường không nằm ở giữa nhịp dầm hay cột, mà tập trung ở các nút khung (beam-column joints). Nhiệt độ làm giãn nở không đều các cấu kiện, gây xé rách mối hàn hoặc phá hoại neo cốt thép tại gối tựa.
• Không được tự ý đục phá lớp bê tông bảo vệ: Khi lớp bê tông bên ngoài bị cháy đen, nhiều thợ thầu tự ý đục bỏ để “làm sạch”. Hành động này làm tiết diện cột/dầm bị thu nhỏ đột ngột, đẩy kết cấu vào trạng thái nguy hiểm tức thì. Việc bóc tách phải do kỹ sư kiểm định chỉ đạo.
• Chú ý tải trọng tàn dư: Sau cháy, các vật dụng, máy móc, hàng hóa bị nung chảy hoặc bám dính vào sàn tạo ra các tải trọng cục bộ cực lớn. Cần tính toán loại bỏ hoặc phân bổ lại trước khi đánh giá sàn.

7. So sánh các phương pháp kiểm tra đánh giá sau hỏa hoạn

Để có cái nhìn tổng quan và lựa chọn phương pháp tối ưu, chúng tôi lập bảng so sánh các phương pháp kỹ thuật thường được áp dụng:

8. Câu hỏi thường gặp (FAQ) về khảo sát và kiểm định sau cháy

Câu 1: Thời điểm nào là tốt nhất để tiến hành khảo sát công trình sau cháy?

Chuyên gia trả lời: Thời điểm lý tưởng là khi công trình đã được làm nguội hoàn toàn và nhiệt độ môi trường kết cấu trở về trạng thái cân bằng với nhiệt độ không khí xung quanh (thường từ 3-7 ngày sau khi dập tắt đám cháy). Việc khảo sát quá sớm khi kết cấu còn đang co ngót nhiệt sẽ dẫn đến các đánh giá sai lệch về vết nứt và biến dạng.

Câu 2: Công trình chỉ bị cháy nhỏ ở một phòng, có bắt buộc phải kiểm định toàn bộ?

Chuyên gia trả lời: Không nhất thiết phải kiểm định toàn bộ nếu đám cháy bị cô lập hoàn toàn. Tuy nhiên, bắt buộc phải kiểm định kỹ các cấu kiện chịu lực chính (cột, dầm, sàn) nằm trong vùng chịu tác động nhiệt và vùng cháy. Khói và nhiệt độ có thể lan truyền qua các khe hở, làm suy giảm liên kết của các cấu kiện lân cận mà mắt thường không thấy được.

Câu 3: Kết quả kiểm định sau cháy có giá trị pháp lý để làm việc với bảo hiểm không?

Chuyên gia trả lời: Có. Báo cáo kết quả giám định tư pháp xây dựng hoặc kiểm định chất lượng do đơn vị có năng lực, phòng thí nghiệm đạt chuẩn LAS thực hiện là chứng thư pháp lý quan trọng nhất. Nó xác định nguyên nhân, mức độ thiệt hại thực tế và chi phí sửa chữa, là cơ sở để công ty bảo hiểm xem xét bồi thường.

Câu 4: Có thể sử dụng phương pháp siêu âm để kiểm tra bê tông sau cháy không?

Chuyên gia trả lời: Có thể, nhưng cần hết sức lưu ý. Theo TCVN 9335:2012, phương pháp siêu âm kết hợp súng bật nẩy rất hiệu quả với bê tông thường. Tuy nhiên, với bê tông bị cháy, lớp bề mặt thường bị nứt vi mô và bong tróc làm sóng siêu âm bị tán xạ, gây sai số lớn. Do đó, bắt buộc phải kết hợp với phương pháp khoan lấy lõi để hiệu chuẩn lại đường chuẩn siêu âm.

Câu 5: Chủ nhà có thể tự thuê thợ về sửa chữa, gia cường ngay sau khi cháy được không?

Chuyên gia trả lời: Tuyệt đối không. Việc tự ý sửa chữa khi chưa có hồ sơ đánh giá mức độ hư hại và phương án gia cường được tính toán bởi kỹ sư kết cấu có thể dẫn đến sập đổ. Hơn nữa, việc đục phá, khoan cấy thép bừa bãi vào vùng bê tông đã bị suy giảm cường độ sẽ làm mất hoàn toàn khả năng chịu lực còn lại của cấu kiện.

9. Dịch vụ kiểm định, khảo sát sau hỏa hoạn uy tín hàng đầu

Hỏa hoạn là thảm họa để lại những tổn thất nặng nề về người và tài sản. Việc đánh giá chính xác, khách quan và khoa học mức độ hư hại của công trình sau cháy không chỉ giúp chủ đầu tư tiết kiệm chi phí sửa chữa mà còn đảm bảo an toàn tính mạng cho người sử dụng trong tương lai. Tuân thủ nghiêm ngặt các quy định của TCVN – Nhà và Công trình – Nguyên tắc khảo sát sau cháy, chúng tôi cung cấp giải pháp toàn diện từ khoanh vùng hiện trường, lấy mẫu thí nghiệm, đến tính toán gia cường và lập hồ sơ pháp lý.

Với đội ngũ kỹ sư kết cấu giàu kinh nghiệm, hệ thống trang thiết bị hiện đại và phòng thí nghiệm đạt chuẩn, chúng tôi cam kết mang đến những đánh giá chính xác nhất, giúp bạn nhanh chóng ổn định sản xuất và cuộc sống sau sự cố.

Liên hệ ngay với chúng tôi để được khảo sát hiện trường và tư vấn miễn phí:

Hotline 24/7: 0868.393.098

Đơn vị thực hiện: Kiểm Định Xây Dựng Miền Nam